交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...畢業(yè)綜合實(shí)踐報(bào)告題目：基于單片機(jī)信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名張文軒學(xué)號(hào)2013191294096學(xué)院應(yīng)用科技學(xué)院專業(yè)電子信息工程指導(dǎo)教師鈕文良企業(yè)指導(dǎo)教師協(xié)助指導(dǎo)教師2016年04月25日摘要近年來隨著科技的飛速開展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為核心器件來使用。十字路口車輛穿梭，行人熙攘，車行車道，人行人道，有條不紊。交通信號(hào)燈控制方式很多，本系統(tǒng)采用MSC-51系列單片機(jī)AT9S51和可編程并行I/O接口芯片89S51位中心器件來設(shè)計(jì)交通燈控制器，實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)實(shí)際車流量通過89S51的P1口設(shè)置紅綠燈點(diǎn)亮?xí)r間的功能，紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩5秒時(shí)黃燈閃爍警告，本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，擴(kuò)展功能強(qiáng)。交通的亮滅規(guī)那么為：初始狀態(tài)南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮，延遲50s后，東西方向黃燈亮。延遲10s后，南北方向綠燈亮，同時(shí)東西方向紅燈亮，延遲40s后，南北黃燈亮，延遲10s后，南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮，重復(fù)上述過程。關(guān)鍵詞:交通燈AT89S51單片機(jī)目錄11266摘要 交通信號(hào)燈采用發(fā)光二極管共陰極接法，當(dāng)輸入高電平時(shí)二極被點(diǎn)亮。圖為對(duì)應(yīng)的交通信號(hào)燈的電路圖為圖：圖5-3交通信號(hào)燈的紅綠燈電路圖其中D1,D4,D6為東西方向紅綠燈，D2,D3,D5也為東西方向紅綠燈，D8,D10,D12為南北方向紅綠燈，D7,D9,D11為南北方向紅綠燈。5.4交通信號(hào)控制碼交通燈控制電路的核心元件采用單片機(jī)AT89C51,其內(nèi)部帶有4KB的ROM，無須擴(kuò)展存儲(chǔ)器。信號(hào)燈的控制由單片機(jī)的p1.0~p1.5控制，6個(gè)信號(hào)燈以共陰極方式連接，當(dāng)P1口輸出為高電平時(shí)信號(hào)燈點(diǎn)亮，為實(shí)現(xiàn)上述控制要求，P1口共輸出四種控制碼如表5-1所示:表5-1P1口輸出控制碼列表B道綠燈B道黃燈B道紅燈A道綠燈A道黃燈A道紅燈控制碼狀態(tài)說明P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0000011000CHA道放行B道制止000010100AHA道警告B道制止0010000121HA道制止B道放行0001000111HA道制止B道警告5.5倒計(jì)時(shí)顯示設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能那么需要使用定時(shí)器來計(jì)時(shí)，通過設(shè)置定時(shí)器的初始值來控制溢出中斷時(shí)間的時(shí)間間隔，再利用一個(gè)變量記錄定時(shí)器的溢出的次數(shù)，到達(dá)定時(shí)1秒的功能。當(dāng)即使每到1秒后，東西、南北信號(hào)燈個(gè)狀態(tài)的暫存剩余時(shí)間的變量減1。但暫存變量的時(shí)間減到0時(shí)，切換至下一個(gè)狀態(tài)，如此循環(huán)重復(fù)執(zhí)行。本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)掃描，用4個(gè)數(shù)碼管分別顯示東西、南北的倒計(jì)時(shí)，將暫存各狀態(tài)剩余時(shí)間的數(shù)字從變量中提取出“個(gè)位〞和“十位〞，用動(dòng)態(tài)掃描的方式在數(shù)碼管中顯示。整個(gè)程序依據(jù)定時(shí)器的溢出數(shù)來計(jì)時(shí)，每計(jì)時(shí)1秒那么相應(yīng)狀態(tài)的時(shí)間減1，一直減到0時(shí)觸發(fā)下一個(gè)狀態(tài)的開場(chǎng)。其具體顯示狀態(tài)如圖5-4所示：圖5-4動(dòng)態(tài)掃描LED顯示5.6復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位是使CPU初始化操作，主要是使CPU與其他功能部件都處在一個(gè)確定初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開場(chǎng)工作。復(fù)位后PC=0000H，是單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛接上電源時(shí)還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE和PSEN信號(hào)，即ALE=0和PSEN=1，復(fù)位期間不會(huì)有任何取指令操作。在RST引腳持續(xù)加上兩個(gè)機(jī)器周期〔24個(gè)振蕩周期〕的高電平，單片機(jī)即發(fā)生復(fù)位。例如，假設(shè)時(shí)鐘頻率為12MHz，每個(gè)機(jī)器周期為1us，那么只需2us以上時(shí)間的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位電路圖如圖5-5所示：圖5-5復(fù)位電路該電路除具備上電復(fù)位功能外，假設(shè)要復(fù)位，那么只需按圖中的RESET鍵，此時(shí)，電源Vcc經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RST端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。復(fù)位后內(nèi)部各專用存放器狀態(tài)如表5-2所示，其中“@〞表示無效位。表5-2專用存放器狀態(tài)顯示表存放器復(fù)位狀態(tài)存放器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0~P3FFHSCON00HIP@@000000BSBUF不定IE0@@00000BPCON0@@@0000B5.7時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下的時(shí)序可以保證單片機(jī)各部件的同步工作。根據(jù)產(chǎn)生的方式不同分為內(nèi)部和外部?jī)煞N時(shí)鐘電路，本設(shè)計(jì)使用內(nèi)部時(shí)鐘，電路圖如5-6所示：圖5-6內(nèi)部時(shí)鐘電路圖89c51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為芯片引腳XTAL2。而在芯片外部，XTAL1和XTAL2之間由用戶自行跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。ALE引腳上出現(xiàn)的信號(hào)時(shí)周期性的，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次出現(xiàn)高電平，ALE信號(hào)每出現(xiàn)一次CPU就進(jìn)展一次取址操作，但由于不同指令的字節(jié)數(shù)和機(jī)器周期數(shù)不同，因此取址指令操作也隨指令不同而有小的區(qū)別。5.8鍵盤設(shè)計(jì)由于鍵盤數(shù)量不多，選擇獨(dú)立式按鍵與P1口連接作為四個(gè)按鍵的輸入，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其他I/O口線的工作狀態(tài)。當(dāng)逐位查詢每根口線的輸入狀態(tài)時(shí)，如某一根口線輸入低電平，那么可確認(rèn)該口線所對(duì)應(yīng)的鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。用四個(gè)鍵S1、S2、S3、S4以及兩個(gè)用來提示鍵盤狀態(tài)的LED電路圖如圖5-7所示：圖5-7按鍵電路圖四個(gè)按鍵的功能依次是：S1〔設(shè)定鍵〕：在倒計(jì)時(shí)模式時(shí)，按下此鍵后倒計(jì)時(shí)停頓倒計(jì)時(shí)，進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)；如果已經(jīng)處于設(shè)置狀態(tài)那么此鍵無效。S2〔減一鍵〕：在設(shè)置狀態(tài)時(shí)，每按一次遞減鍵，初始值的數(shù)字減1。S3〔增一鍵〕：在設(shè)置狀態(tài)時(shí)，每按一次遞增鍵，初始值的數(shù)字增1。S4〔確認(rèn)鍵〕：在設(shè)置狀態(tài)時(shí)，按下此鍵后，單片機(jī)按照新的初始值進(jìn)展倒計(jì)時(shí)及顯示倒計(jì)時(shí)的數(shù)字。如果已經(jīng)處于計(jì)時(shí)狀態(tài)那么此鍵無效。在實(shí)現(xiàn)鍵盤的掃描和運(yùn)行模式的切換時(shí)，主程序在初始化一些變量和存放器之后，需要不斷循環(huán)地讀取鍵盤的狀態(tài)和動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字，根據(jù)鍵盤的鍵值實(shí)現(xiàn)設(shè)置狀態(tài)、計(jì)時(shí)的切換。第六章交通信號(hào)燈軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用匯編語言，以其較好的可讀性和可移植性很好的完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。程序設(shè)計(jì)上使用定時(shí)器0中斷開控制交通燈的正常工作。定時(shí)器1中斷控制特殊車輛的通行時(shí)間；外部中斷INT1用于緊急情況、流量控制和恢復(fù)等，外部中斷INT0用于特種車輛通行處理。系統(tǒng)采用兩個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位來記錄交通燈的循環(huán)狀態(tài)。程序流程圖如下：A道制止B道警告延時(shí)顯示置顯示初始值延時(shí)顯示A道警告B道制止延時(shí)5sA道制止B道警告延時(shí)顯示置顯示初始值延時(shí)顯示A道警告B道制止延時(shí)5sA道制止B道放行A到放行B道制止延時(shí)時(shí)顯示開場(chǎng)初始化顯示初始值設(shè)置中斷響應(yīng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)A道放行B道禁行延時(shí)10s恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回延時(shí)1ms返回顯示個(gè)位數(shù)延時(shí)1ms顯示次數(shù)=0R2十位數(shù)設(shè)置顯示次數(shù)秒個(gè)位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼R1個(gè)位數(shù)秒十位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼拆分秒數(shù)開場(chǎng)顯示秒數(shù)減1秒數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制Y返回顯示個(gè)位數(shù)延時(shí)1ms顯示次數(shù)=0R2十位數(shù)設(shè)置顯示次數(shù)秒個(gè)位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼R1個(gè)位數(shù)秒十位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼拆分秒數(shù)開場(chǎng)顯示秒數(shù)減1秒數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制Y延時(shí)1ms返回顯示個(gè)位數(shù)延時(shí)1ms顯示次數(shù)=0R2十位數(shù)設(shè)置顯示次數(shù)秒個(gè)位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼R1個(gè)位數(shù)秒十位數(shù)轉(zhuǎn)字形碼拆分秒數(shù)開場(chǎng)顯示秒數(shù)減1秒數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制YN延時(shí)1ms顯示十位數(shù)圖6-1程序流程圖紅綠燈的8位LED動(dòng)態(tài)顯示子程序如下：顯示子程序入口顯示子程序入口延時(shí)1ms取代顯示數(shù)據(jù)查表換成相應(yīng)端選碼→P0口右移一位，顯示下一位動(dòng)態(tài)顯示初始化顯緩指針加189C51初始化程序設(shè)計(jì)P2口位選碼8位顯示完嗎返回圖6-2程序流程圖總結(jié)經(jīng)過這一個(gè)多的查資料、設(shè)計(jì)與思考，畢業(yè)論文已基本完成。剛開場(chǎng)時(shí)頭腦一片空白，沒有一點(diǎn)思路，不知道從何插手，由于以前都是學(xué)一些書本上的死的知識(shí)，基本不會(huì)靈活應(yīng)用，而且也沒做過什么太接近現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)，所以那時(shí)一直很茫然，在網(wǎng)上查資料也不知道從何查起，原來學(xué)的東西跟實(shí)際操作有很大的脫節(jié)，開場(chǎng)時(shí)有過放棄的念頭，后來輔導(dǎo)教師告訴我們?cè)趺床橘Y料，針對(duì)課題向哪個(gè)方向考慮，我們頭腦中才有了個(gè)清晰的思路。后來開場(chǎng)做了，也往圖書館跑了好屢次，但書面上的資料很少，很多都是從網(wǎng)上查的。開場(chǎng)那時(shí)查到的資料都是一些簡(jiǎn)單的材料堆砌，沒有一個(gè)核心，后來經(jīng)過我們小組的商量，我們大浪淘沙從其中挑選了一些很有價(jià)值的材料，再加上我們自己的一些思路，論文很快有了輪廓。然后就是根據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)再針對(duì)性的找資料，而且把一些學(xué)過的一些知識(shí)也很好的糅合在論文中。整個(gè)過程中也遇到很多困難，不是芯片不適宜就是接口不知怎么接，但在班集體這個(gè)知識(shí)的討論的小集體里困難一個(gè)個(gè)都迎刃而解。整個(gè)過程讓我明白了一句話“方法總比困難多〞。通過畢業(yè)論文我對(duì)原來學(xué)過的知識(shí)有了更深的理解，原來想著在大學(xué)里學(xué)不到很多東西，直到做完畢業(yè)，才知道是自己不會(huì)聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用！當(dāng)設(shè)計(jì)接近尾聲的時(shí)候回憶設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，才發(fā)現(xiàn)有好多東西都需要更深一步的學(xué)習(xí)。原來聽說自己的專業(yè)是個(gè)熱門專業(yè)，同時(shí)也是當(dāng)下市場(chǎng)分析中最受歡迎的一個(gè)，而且他的就業(yè)面相當(dāng)寬，但自己對(duì)它了解的不是很多，做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候才知道自己掌握的東西有多么少?，F(xiàn)在已面臨畢業(yè)，這次設(shè)計(jì)對(duì)以后我的學(xué)習(xí)態(tài)度，以及面以后走上工作崗位后的生活也有很大的影響。致謝本設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)月左右，經(jīng)過資料的搜集、整理加工，最終基本完成。并對(duì)課題有了較深的理解。在這里首先感謝輔導(dǎo)教師郭教師對(duì)我的精心輔導(dǎo)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是各門課程綜合應(yīng)用的一次鍛煉，通過知識(shí)的回憶，結(jié)合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高了知識(shí)應(yīng)用水平和科學(xué)思維方法，到達(dá)了學(xué)以致用的目的。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，得到了郭英軍教師耐心指導(dǎo)，學(xué)到了一定的設(shè)計(jì)方法，從而使我能夠比較順利地完成設(shè)計(jì)。我想以后的生活中我會(huì)充分應(yīng)用教師所提供給我的經(jīng)歷和知識(shí)，到達(dá)學(xué)以致用的目的。經(jīng)過多天的不懈努力終于完成了。直到最后設(shè)計(jì)完成的時(shí)候才知道教師的良苦用心。參考文獻(xiàn)[1]高澤溪，高成.直接數(shù)字頻率合成器(DDS)及其性能分析.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002,187～191[2]白居憲.低噪聲頻率合成.西安：西安交通大學(xué)出版社，1995，224～230[3]褚振勇,翁木云.FPGA設(shè)計(jì)及應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003，219～263[4]房小翠，王金鳳.單片微型計(jì)算機(jī)與機(jī)電接口技術(shù).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002，79～86[5]皮紅梅，李英順.單片機(jī)開發(fā)中的定時(shí)方法.沈陽：石油化工高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2002，171～192[6]何利民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1991，21～33[7]李珍.單片機(jī)原理與控制技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2002，149～158[8]范立南.單片微機(jī)接口與控制技術(shù).沈陽：遼寧大學(xué)出版社，1996，69～77[9]張友德.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，1992，73～81[10]李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993，23～31[11]何希慶，高偉.MCS-51單片機(jī)原理、實(shí)驗(yàn)、實(shí)例.山東：山東大學(xué)出版社，1989，124～136[12]張毅剛，彭喜元，姜守達(dá).新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003，153～168[13]胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，1996，66～78[14]廖煥霖.Protel99電路板設(shè)計(jì)者必讀.北京：冶金工業(yè)出版,2000，108～128[15]張義和.ProtelPCB99設(shè)計(jì)與應(yīng)用技巧.北京：科學(xué)出版社，2000，[16]李云,楊玉峰,梅順良.ITS系統(tǒng)中GPRS智能移動(dòng)終端的設(shè)計(jì).電訊技術(shù),2006.044(004):96[17]余發(fā)山.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.2003[18]楊凌霄.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.2004[19]張凱,馬忠梅編著.MCS-51單片機(jī)綜合系統(tǒng)及設(shè)計(jì)開發(fā).北京:科學(xué)出版社,1996[20]何立民編著.單片機(jī)高級(jí)教程.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2000附錄A:軟件程序編程主程序：ORG2000HMOVDPTR,#7F00H;MOVA,#0BH;PA、PC口均為輸出MOVX@DPTR,A;MAIN:SETBEA;開中斷SETBEX0;MOV50H,#1FH;設(shè)置時(shí)間顯示初值;MOVP1,@0CH;A道放行B道制止MOVR7,#19H;延時(shí)秒數(shù)MAIN1:LCALLDISP;調(diào)1秒延時(shí)、及顯示子程序DJNZR7,MAIN1;MOVP1,#0AH;A道警告B道禁行MOVR7,05H;延時(shí)秒數(shù)MAIN2:LCALLDISP;DJNZR7,MAIN2;MOV50H,#1FH;設(shè)時(shí)間顯示初值MOVP1,#21H;A道禁行B道放行MOVR7,#19H;延時(shí)秒數(shù)MAIN3:LCALLDISP;DINZR7,MAIN3;MOVP1,#11H;A道禁行B道警告MOVR7,#05H;延時(shí)秒數(shù)MAIN4:LCALLDISP;DJNZR7,MAIN4;AJMPMAIN;循環(huán)=================計(jì)數(shù)器軟件延時(shí)========================延時(shí)顯示子程序：ORG2000H;DISP:MOVR6,#01H;設(shè)置顯示位存放器初值〔右邊一位〕MOVTMOD,#01H;定時(shí)計(jì)數(shù)器T0設(shè)置為定時(shí)方式的模式1MOVR5,#0AH;定時(shí)其操作循環(huán)10次DEL1:MOVTH0,#3CH;定時(shí)器100ms計(jì)數(shù)器的初值MOVTL0,#B0H;SETBTR0;啟動(dòng)定時(shí)器DEL2:DEC50H;顯示秒數(shù)減1MOVB,#0AH;DIVB;拆分秒數(shù)ADDA,#2BH;MOVCA,@A+PC;查表個(gè)位數(shù)的字型碼MOVR1,A;個(gè)位數(shù)字型碼送R1MOVA,B;ADDA,#25H;MOVCA,@A+PC;查表十位數(shù)的字型碼MOVR2,A;十位數(shù)字型碼送R2MOVA,R6;位控碼MOVDPTR,#7F03H;MOVX@DPTR,A;MOVA,R1;送個(gè)位數(shù)顯示MOVDPTR,#7F01H;MOVX@DPTR,A;LCALLDELAY;延時(shí)1msMOVA,R6;RLA;位控左移MOVR6,A;MOVDPTR,#7F03H;MOVX@DPTR,A;MOVA,R2;送十位數(shù)顯示MOVDPTR,#7F01H;MOVX@DPTR,A;LCALLDELAY;延時(shí)1msJNBTF0,$;檢測(cè)100ms循環(huán)控制CLRTF0;DJNZR5,DEL1;100ms循環(huán)控制RET;返回TABLE:DBCOH,F9H,A4H,B0H,99H;DB92H,82H,F8H,80H,90H;DELAY:MOVR7,#02H;延時(shí)1ms子程序DEL3:MOVR6,#0F9H;DEL4::DJNZR6,DEL2;DJNZR7,DEL1;RETEND=======================中斷服務(wù)程序==========================ORG0003H;外中斷0入口地址LJMPINTER0;ORG2100H;INTER0:PUSH50H;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHP1;MOVP1,#00H;兩車道制止MOVR7,#0AH;延時(shí)10秒INT0:LCALLDISP;調(diào)顯示DJNZR7,INTO;POPP1;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)POP50H;RET1;中斷返回0.5秒延時(shí)子程序：DELAY:MOVR3,#0AH;MOVTH1,#3CH;MOVTL1,#0B0H;SETBTR1;LP1:JBCTF1,LP2;SJMPLP1;LP2:MOVTH1,#0B0H;DJNZR3,LP1;RETEND====================獨(dú)立式按鍵編程============================KEY:ORLP1,#0F0H;置P1.4~P1.7為輸入狀態(tài)MOVA,P1;讀鍵值，鍵閉合相應(yīng)位為0CPLA;取反，鍵閉合相應(yīng)位為1ANLA,#11110000B;屏蔽低四位保存有鍵值的高四位JZGRET;全0，無鍵閉合，返回LCALLDLY10ms;非全0，有鍵閉合，